薄膜物理与关键技术.doc

第一章 真空技术基本1、膜定义及分类。答：当固体或液体一维线性尺度远远不大于它其她二维尺度时，咱们将这样固体或液体称为膜。 普通，膜可分为两类：（1）厚度不不大于1mm膜，称为厚膜；（2）厚度不大于1mm膜，称为薄膜。 2、人类所接触真空大体上可分为哪两种？答：（1）宇宙空间所存在真空，称之为“自然真空”；（2）人们用真空泵抽调容器中气体所获得真空，称之为“人为真空”。 3、何为真空、绝对真空及相对真空？答：无论哪一种类型上真空，只要在给定空间内，气体压强低于一种大气压气体状态，均称之为真空。完全没有气体空间状态称为绝对真空。当前，虽然采用最先进真空制备手段所能达到最低压强下，每立方厘米体积中仍有几百个气体分子。因而，平时咱们所说真空均指相对真空状态。 4、毫米汞柱和托？答：“毫米汞柱（mmHg）”是人类使用最早、最广泛压强单位，它是通过直接度量长度来获得真空大小。1958 年，为了纪念托里拆利，用“托（Torr）”，代替了毫米汞柱。1 托就是指在原则状态下，1 毫米汞柱对单位面积上压力，表达为1Torr=1mmHg。 5、真空区域是如何划分？答：为了研究真空和实际使用以便，经常依照各压强范畴内不同物理特点，把真空划分为如下几种区域：（1）粗真空：l105 l102 Pa，（2）低真空：l102 110-1Pa，（3）高真空：l10-1 110-6Pa和（4）超高真空： 110-6Pa。 6、真空各区域气体分子运动规律。答：（1）粗真空下，气态空间近似为大气状态，分子仍以热运动为主，分子之间碰撞十分频繁；（2）低真空是气体分子流动逐渐从黏滞流状态向分子状态过渡，气体分子间和分子与器壁间碰撞次数差不多；（3）高真空时，气体分子流动已为分子流，气体分子与容器壁之间碰撞为主，并且碰撞次数大大减少，在高真空下蒸发材料，其粒子将沿直线飞行；（4）在超高真空时，气体分子数目更少，几乎不存在分子间碰撞，分子与器壁碰撞机会也更少了。 7、何为气体吸附现象？可分几类、各有何特点？答：气体吸附就是固体表面捕获气体分子现象，吸附分为物理吸附和化学吸附。（1）物理吸附没有选取性，任何气体在固体表面均可发生，重要靠分子间互相吸引力引起。物理吸附气体容易发生脱附，并且这种吸附只在低温下有效；（2）化学吸附则发生在较高温度下，与化学反映相似，气体不易脱附，但只有当气体中原子和固体表面原子接触并形成化合键时才干产生吸附作用。 8、何为气体脱附现象？答：气体脱附是气体吸附逆过程。普通把吸附在固体表面气体分子从固体表面被释放出来过程叫做气体脱附。 9、何为电吸取和化学清除现象？答：电吸取是指气体分子经电离后形成正离子，正离子具备比中性气体分子更强化学活泼性，因而经常和固体分子形成物理或化学吸附；化学清除现象常在活泼金属（如钡、铁等）固体材料真空蒸发时浮现，这些蒸发固体材料将与非惰性气体分子生成化合物，从而产生化学吸附。 10、影响气体在固体表面吸附和脱附重要因素答：（1）气体压强、（2）固体温度、（3）固体表面吸附气体密度以及（4）固体自身性质，如表面光洁限度、清洁度等。 11、当前惯用获得真空泵重要有几种类型，各自特点？答；当前惯用获得真空设备重要有气体传播泵（旋转式机械真空泵、油扩散泵、复合分子泵）和气体捕获泵（分子筛吸附泵、钛升华泵、溅射离子泵和低温泵）两类。气体传播泵是一种通过将气体不断吸入并排出真空泵从而达到排气目泵；气体捕获泵是一种运用各种吸气材料所特有吸气作用将被抽空间气体吸除，以达到所需真空度泵。气体捕获泵工作时不采用油做介质，故又称之为无油类泵。 12、何为前级泵和次级泵？答：机械泵和吸附泵都是从一种大气压力下开始抽气，因而常将此类泵称为“前级泵”，而将那些只能从较低气压抽到更低压力下真空泵称为“次级泵”。 13、何为机械泵，其工作特点是什么？机械泵有哪几种形式？答：凡是运用机械运动（转动或滑动）以获得真空泵，就称为机械泵。机械泵可以从大气压开始工作典型真空泵，既可以单独使用，又可作为高真空泵或超高真空泵前级泵。由于这种泵是用油来进行密封，因此属于有油类型真空泵。机械泵常用有旋片式、定片式和滑阀式（又称柱塞式）几种，其中以旋片式机械泵最为常用。 14、何为分子泵，其工作特点是什么？分子泵有哪几种形式，各有何特点？答：分子泵也属于气体传播泵，但是它是一种无油类泵，可以与前级泵构成组合装置，从而获得超高真空。分子泵分为牵引泵（阻压泵）、涡轮分子泵和复合分子泵三大类：（1）牵引泵在构造上更为简朴，转速较小，但压缩比大；（2）涡轮式分子泵可分“敞开”叶片型和重叠叶片型，前者转速高，抽速也较大，后者则正好相反；（3）复合型分子泵将涡轮分子泵抽气能力高（24000r/min）长处和牵引分子泵（460l/sec）压缩比大（150）长处结合在一起，运用高速旋转转子携带气体分子而获得超高真空。 15、何为低温泵，按其工作原理可分几种类型？答：低温泵是运用20K 如下低温表面来凝聚气体分子以实现抽气一种泵，是当前具备最高极限真空抽气泵。低温泵又称冷凝泵、深冷泵。按其工作原理又可分为低温吸附泵、低温冷凝泵、制冷机低温泵。 16、捕获泵再生时必要遵循规定？答：（l）一且开始再生解决，就必要清除彻底。这是由于局部升温时会使屏蔽板上冷凝大量水蒸气转移到内部深冷吸气板上严重损害低温泵抽气能力。（2）再生时应使凝结层稳定蒸发，一定不能使系统内气体压力超过容许值，否则在除氢此类易燃易爆气体时，一旦漏入空气就有爆炸危险。（3）再生时，需严防来自前级泵碳氢化合物进入低温泵内污染吸气面，因而规定抽气时间尽量短。 17、按测量原理真空计可分几种，各自定义及特点？答：真空计种类诸多，普通按测量原理可分为绝对真空计和相对真空计。通过测定物理参数直接获得气体压强真空计称为绝对真空计；通过测量与压强关于物理量，并与绝对真空计比较后得到压强值真空计称为相对真空计。特点：（1）绝对真空计：所测量物理参数与气体成分无关，测量比较精确，但是在气体压强很低状况下，直接进行测量是极其困难；（2）相对真空计：测量精确度略差，并且和气体种类关于。 第二章 薄膜制备化学办法1、化学气相沉积重要长处有哪些？答：（1）可精确控制薄膜组分及掺杂水平，获得具备抱负化学配比薄膜；（2）可在复杂形状基片上沉积；（3）可在大气压下进行，系统不需要昂贵真空设备；（4）高沉积温度可大幅度改进晶体结晶完整性；（5）运用材料在熔点或蒸发时分解特点而得到其她办法无法得到材料；（6）沉积过程可以在大尺寸基片或多基片上进行。 2、化学气相沉积重要缺陷有哪些？答：（1）化学反映需要高温；（2）反映气体会与基片或设备发生化学反映；（3）在化学气相沉积中所使用设备也许较为复杂，且有许多变量需要控制。 3、在化学气相薄膜沉积过程中可控制变量有那些？涉及那几种基本过程？答：气体流量、气体组分、沉积温度、气压、真空室几何构型等。因而，化学气相沉积涉及三个基本过程：（1）反映物输运过程；（2）化学反映过程；（3）去除反映副产品过程。 4、化学气相沉积反映器设计类型可提成几种，各自特点有哪些？答：（1）常压和（2）低压式、（3）热壁式和（4）冷壁式。特点：（1）常压式反映器：运营缺陷是需要大流量携载气体、大尺寸设备，得到膜污染限度高。（2）低压式反映器：不需携载气体，并在低压下只使用少最反映气体，此时，气体从一端注入，在另一端用真空泵排出。低压式反映器已得到迅猛发展。（3）热壁式反映器：整个反映器需要达到发生化学反映所需温度，基片处在由均匀加热炉所产生等温环境下。（4）冷壁式反映器：只有基片需要达到化学反映所需温度，换句话说，加热区只局限于基片或基片架。 5、何为激光化学气相沉积，它重要机制和作用是什么？答：激光化学气相沉积是通过使用激光源产生出来激光束实现化学气相沉积一种办法。从本质上讲，由激光触发化学反映有两种机制：（1）一种为光致化学反映，（2）另一种则为热致化学反映。作用：（1）在光致化学反映过程中，具备足够高能量光子用于使分子分解并成膜，或与存在于反映气体中其她化学物质反映并在邻近基片上形成化合物膜。（2）在热致化学反映过程中，激光束用作加热源实现热致分解，在基片上引起温度升高控制着沉积反映。 6、激光化学气相沉积过程中显示出那些独特优越性？答：激光方向性可以使光束射向很小尺寸上一种精准区域，产生局域沉积。通过选取激光波长可以拟定光致反映沉积或热致反映沉积。在许多状况下，光致反映和热致反映过程同步发生。 7、激光化学气相沉积反映系统与老式化学气相沉积系统相似，但薄膜生长特点在许多方面是不同，这其中重要因素是什么？答：（1）由于激光化学气相沉积中加热非常局域化，因而其反映温度可以达到很高。（2）在激光化学气相沉积中可以对反映气体预加热，并且反映物浓度可以很高，来自于基片以外污染很小。（3）对于成核，表面缺陷不但可起到普通意义下成核中心作用，并且也起到强吸附作用，因而当激光加热时会产生较高表面温度。 （4）由于激光化学气相沉积中激光点几何尺寸性质增长了反映物扩散到反映区能力，因而它沉积率比老式化学气相沉积高出几种数量级。但是，激光化学气相沉积中局部高温在很短时间内只局限在一种社区域，因而它沉积率由反映物扩散以及对流所限制。 8、限制激光化学气相沉积沉积率参数重要有哪些？答：反映物起始浓度、惰性气体浓度、表面温度、气体温度、反映区几何尺度等。 9、紫外线光致分解沉积系统长处是什么？答：（1）真空紫外线可以在没有任何吸取损失条件下被直接引向窗口；（2）在窗口处可避免薄膜沉积；（3）没有光线直接到达基片。 第三章 1、解释PECVD沉积过程两种模型答：（1）光和团簇助化学气相沉积，其沉积率为6nm/min ，这里等离子体与基片不接触。（2）等离子体助化学气相沉积，在此过程中，在感应加热等离子体附近辉光放电等离子体与基片相接触，沉积率为50nm/min。 2、何为电镀？答：电镀是电流通过在导电液（称为电解液）中流动而产生化学反映，最后在阴极上（电解）沉积某一物质过程。 3、在水溶液中，离子被沉积到薄膜此前经历了哪几种过程？答： 去氢； 放电； 表面扩散； 成核、结晶。 4、电镀法优缺陷有哪些？答：电镀法长处是（1）薄膜生长速度较快；（2）基片可以是任意形状，这是其她办法所无法比拟。电镀法缺陷是电镀过程普通难以控制。 5、何为化学镀？答：不加任何电场、直接通过化学反映而实现薄膜沉积办法叫化学镀。化学反映可以在有催化剂存在和没有催化剂存在时发生，使用活性剂催化反映也可视为化学镀。 6、LB 膜技术所形成膜类型有哪几种？请画出相应膜构造。答： （1）如果沉积层只在基片下降时得到，这样沉积或制造膜称为X型；薄膜材料与薄膜技术（答案）（2）当基片下降或抽取时实现膜沉积则此膜为Y 型，这一类型膜为大多数研究者所研究；薄膜材料与薄膜技术（答案）（3）当只有当基片抽取时发生膜沉积，此时获得膜称为Z 型，这一沉积模式是不常用。 薄膜材料与薄膜技术（答案） 10、在水溶液中，离子被沉积到薄膜此前经历详细过程有哪些？答： 去氢； 放电； 表面扩散； 成核、结晶。 11、何为电镀？其重要优缺陷有哪些？电镀法制备薄膜性质重要取决于什么？答：电镀是电流通过在导电液（称为电解液）中流动而产生化学反映，最后在阴极上（电解）沉积某一物质过程。电镀法重要长处是薄膜生长速度较快；基片可以是任意形状，这是其她办法所无法比拟。电镀法缺陷是电镀过程普通难以控制。电镀法制备薄膜性质取决于电解液、电极和电流密度。 12、何为化学镀？答：不加任何电场、直接通过化学反映而实现薄膜沉积办法叫化学镀。化学反映可以在有催化剂存在和没有催化剂存在时发生，使用活性剂催化反映也可视为化学镀。 13、何为LB技术？答：l933年Katharine Blodgtt 和Irving Langmuir发现运用分子活性在气液界面上形成凝结膜，将该膜逐次叠积在基片上形成分子层（或称膜）技术，后被称为Longmuir-Blodgett（LB）技术。 第三章 薄膜制备物理办法1、物理气相沉积过程三个阶段答：（1）从源材料中发射出粒子；（2）粒子输运到基片；（3）粒子在基片上凝结、成核、长大、成膜。 2、真空蒸发沉积物理原理及特点？答：在真空环境下，给待蒸发物提供足够热量以获得蒸发所必须蒸气压。在恰当温度下，蒸发粒子在基片上凝结，这样即可实现真空蒸发薄膜沉积。真空蒸发沉积薄膜具备简朴便利、操作容易、成膜速度快、效率高等特点，是薄膜制备中最为广泛使用技术，这一技术缺陷是形成薄膜与基片结合较差，工艺重复性不好。 3、真空蒸发沉积过程三个环节？答：（1）蒸发源材料由凝聚相转变成气相；（2） 在蒸发源与基片之间蒸发粒子输运；（3）蒸发粒子到达基片后凝结、成核、长大、成膜。 4、真空蒸发系统有哪几种构成某些？答： 真空室， 蒸发源或蒸发加热装置； 放置基片及给基片加热装置。 5、何为物质饱和蒸气压？答：在一定温度下，蒸发气体与凝聚相平衡过程中所呈现压力称为该物质饱和蒸气压。 6、何为物质蒸发温度？答：物质饱和蒸气压随温度上升而增大，相反，一定饱和蒸气压则相应着一定物质温度。规定物质在饱和蒸气压为10-2Torr时温度，称为该物质蒸发温度。 7、电阻丝加热蒸发法加热装置有哪四个重要特点？答； 它们只能用于金属或某些合金蒸发； 在一定期间内，只有有限量蒸发材料被蒸发； 在加热时，蒸发材料必要润湿电阻丝； 一旦加热，这些电阻丝会变脆，如果解决不当甚至会折断。 8、电阻加热蒸发法重要缺陷是：答：（1）支撑坩埚及材料与蒸发物反映；（2）难以获得足够高温度使介电材料，如Al2O3、Ta2O5、TiO2等蒸发； （3）蒸发率低；（4）加热时合金或化合物会分解。 9、激光蒸发技术长处。答：（1）激光是清洁，使来自热源污染减少到最低；（2）激光光束只对待蒸镀材料表面施加热量，可减少来自待蒸镀材料支撑物污染；（3）激光束聚焦可获得高功率密度，使高熔点材料也可有较高沉积速率；（4）激光束发散性较小，激光及其有关设备可以相距较远；（5）采用外部反射镜导引激光光束，很容易实现同步或顺序多源蒸发。 10、真空电弧蒸发属于物理气相沉积，其过程涉及：（1）等离子体产生；（2）等离子体被输运到基片；（3）最后凝聚在基片上以形成所需性质薄膜。 11、脉冲激光蒸发优势有哪些？答：脉冲激光蒸发优势在于可以使源材料原始纯度保持下来，同步减少了坩埚污染。此外，被照射靶和基片平均温度都很低。因而沉积是在低温下进行。因而脉冲激光蒸发法对于化合物材料组元蒸发具备很大优势。虽然化合物中组元具备不同蒸气压，在蒸发时也不会发生组分偏离现象。 12、何为溅射？答：在某一温度下，如果固体或液体受到恰当高能粒子（普通为离子）轰击，则这些原子通过碰撞有也许获得足够能量从表面逃逸，这一将原子从表面发射出去方式称为溅射。 13、溅射重要实验事实有哪些？答：（l）溅射出来粒子角分布取决于入射粒子方向；（2）从单晶靶溅射出来粒子显示择优取向；（3）溅射率（平均每个入射粒子能从靶材中打出原子数）不但取决于入射粒子能量，并且也取决于入射粒子质量；（4）溅射出来粒子平均速率比热蒸发粒子平均速率高得多。 14、简述直流辉光放电等离子体产生过程。答：在两极加上电压，系统中气体因宇宙射线辐射会产生某些游离离子和电子，但其数量是很有限，因而所形成电流是非常薄弱，这一区域AB称为无光放电区。随着两极间电压升高，带电离子和电子获得足够高能量，与系统中中性气体分子发生碰撞并产生电离，进而使电流持续地增长，此时由于电路中电源有高输出阻抗限制致使电压呈一恒定值，这一区域BC称为汤森放电区。在此区域，电流可在电压不变状况下增大。当电流增大到一定值时（C点），会发生“雪崩”现象。离子开始轰击阴极，产生二次电子，二次电子与中性气体分子发生碰撞，产生更多离子，离子再轰击阴极，阴极又产生出更多二次电子，大量离子和电子产生后，放电便达到了自持，气体开始起辉，两极间电流剧增，电压迅速下降，放电呈负阻特性，这一区域CD 叫做过渡区。 在D点后来，电流平稳增长，电压维待不变，这一区域DE称为正常辉光放电区。在这一区域，随着电流增长，轰击阴极区域逐渐扩大，到达E 点后，离子轰击已覆盖至整个阴极表面。此时继续增长电源功率，则使两极间电流随着电压增大而增大，这一区域EF 称做“异常辉光放电区”。 在异常辉光放电区，电流可以通过电压来控制，从而使这一区域成为溅射所选取工作区域。在F 点后来，继续增长电源功率，两极间电流迅速下降，电流则几乎由外电阻所控制，电流越大，电压越小，这一区域FG 称为弧光放电区”。 15、相对于真空蒸发镀膜，溅射镀膜具备如下特点：（l）对于任何待镀材料，只要能作成靶材，就可实现溅射；（2）溅射所获得薄膜与基片结合较好，（3）溅射所获得薄膜纯度高，致密性好；（4）溅射工艺可重复性好，膜厚可控制，同步可以在大面积基片上获得厚度均匀薄膜。溅射存在缺陷是，相对于真空蒸发，它沉积速率低，基片会受到等离子体辐照等作用而产生温升。 16、何为溅射率？答：溅射率又称溅射产额或溅射系数，是描述溅射特性一种重要参数，它表达入射正离子轰击靶阴极时，平均每个正离子能从靶阴极中打出原子数。 17、简述溅射率影响因素。答：（1）溅射率与入射离子种类、能量、角度以及靶材种类、构造等关于。溅射率依赖于人射离子质量，质量越大，溅射率越高。（2）在入射离子能量超过溅射阈值后，随着入射离子能量增长，在150eV 此前，溅射率与入射离子能量平方成正比；在15010000eV范畴内，溅射率变化不明显；入射能量再增长，溅射率将呈下降趋势。（3）溅射率随着入射离子与靶材法线方向所成角（入射角）增长而逐渐增长。在0 60范畴内，溅射率与入射角q 服从1/cosq 规律；当入射角为6080时，溅射率最大，入射角再增长时，溅射率将急剧下降；当入射角为90时，溅射率为零。溅射率普通随靶材原子序数增长而增大，元素相似，构造不同靶材具备不同溅射率。此外，溅射率还与靶材温度、溅射压强等因素关于。 18、溅射原子能量分布普通呈何分布，溅射原子能量和速度具备哪些特点？答：溅射原子能量分布普通呈麦克斯韦分布，溅射原子能量和速度具备如下特点：（1）原子序数大溅射原子溅射逸出时能量较高，而原子序数小溅射原子溅射逸出速度较高；（2）在相似轰击能量下，溅射原子逸出能量随入射离子质量而线形增长；（3）溅射原子平均逸出能量随入射离子能量增长而增大，但当入射离子能量达到某一较高值时，平均逸出能量趋于恒定。 19、磁控溅射具备两大特点和需要优化重要实验参数有哪些？ 答：磁控溅射具备沉积温度低、沉积速率高两大特点。 在溅射镀膜过程中，可以调节并需要优化实验参数有电源功率、工作气体流量与压强、基片温度、基片偏压等。 20、低压溅射重要长处有哪些？答：（1）在低工作压强状况下，薄膜中被俘获惰性气体浓度会得到有效减少；（2）溅射原子具备较高平均能量，当它们打到基片时，会形成与基底结合较好薄膜。 21、电子离化效率重要提高办法有哪些？答：（1）增长额外电子源来提供电子；（2）提高已有电子离化效率；（3）运用附加高频放电装置；（4）施加磁场。 22、三极溅射系统重要缺陷是什么？答：（1）难以从大块扁平靶中产生均匀溅射；（2）放电过程难以控制；（3）工艺重复性差。 23、相对于老式溅射过程，离子束溅射长处？答：重要长处：具备工作压强低、减小气体进入薄膜、溅射粒子输送过程中较少受到散射；离子束溅射还可以让基片远离离子发生过程。其他尚有： 离子束窄能量分布使咱们可以将溅射率作为离子能量函数来研究； 可以使离子束精准聚焦和扫描； 在保持离子束特性不变状况下，可以变换靶材和基片材料； 可以独立控制离子束能量和电流。 24、何为反映溅射？答：在存在反映气体状况下，溅射靶材时，靶材料会与反映气体反映形成化合物溅射。 25、通过增长离子动能或通过离化提高化学活性可使薄膜具备何种长处？答：（1）与基片结合良好；（2）在低温下可实现外延生长；（3）形貌可变化；（4）可合成化合物等。 26、离子和表面互相作用构成所有离子助沉积技术核心因素，最重要离子表面互相作用为什么？答： 离子轰击可以对基片表面吸附杂质实现脱附和溅射，这一功能经常被用于沉积前基片清洗； 涂层原子被俘获或穿入，使气体原子进入到亚表层； 起初基片溅射和随后涂层原子溅射，这将减少膜生长率但可以导致原子混合； 涂层和基片原子位移似及点阵缺陷产生，原子位移导致基片和膜原子激烈混合，而增强缺陷密度可以增进迅速互扩散。 27、离子轰击在离子镀膜过程中重要作用。答：（1）离子轰击对基片表面起到溅射清洗作用。（2）离子轰击会使基片表面产生缺陷。（3）离子轰击有也许导致基片结晶构造破坏。（4）离子轰击会使基片表而形貌发生变化。（5）离子轰击也许导致气体在基片表面渗入，同步离子轰击加热作用也会引起渗入气体释放。（6）离子轰击会导致基片表面温度升高，形成表面热。（7）离子轰击有也许导致基片表面化学成分变化。 28、离子轰击对基片/膜所形成界面产生重要影响。答：（1）离子轰击会在膜/基片所形成界面形成“伪扩散层”，这一“伪扩散层”是基片元素和膜元素物理混合所导致。（2）离子轰击会使表而偏析作用加强，从面增强沉积原子与基片原子互相扩散。（3）离子轰击会使沉积原子和表面发生较强反映，使其在表面活动受到限制，并且成核密度增长，增进持续膜形成。（4）离子轰击会优先清洗掉松散结合界面原子，使界面变得更加致密，结合更加牢固。（5）离子轰击可以大幅改进基片表面覆盖度，增长绕射性。 29、离子轰击对薄膜生长过程影响。答：（l）离子轰击能消除柱状晶构造形成。（2）离子轰击往往会增长膜层内应力。 30、在离子束沉积中离子束有哪两种基本组态。答：在直接离子束沉积中，离子束存在低能状况下直接沉积到基片上；在离子束溅射沉积过程中，高能离子束直接打向靶材，将后者溅射并沉积到相邻基片上。 31、分子束外延生长重要特点。答：（1）由于系统是超高真空，因而杂质气体（如残存气体）不易进入薄膜，薄膜纯度高。（2）外延生长普通可在低温下进行。（3）可严格控制薄膜成分以及掺杂浓度。（4）对薄膜进行原位检测分析，从而可以严格控制薄膜生长及性质。固然，分子束外延生长办法也存在着某些问题，如设备昂贵、维护费用高、生长时间过长、不易大规模生产等。 32、化学分子束外延具备重要长处。答：（1）半无限大源有精准控制电子流作用；（2）单一族分子束可自动保证组分均匀；（3）可以获得高沉积率。 33、何为有机金属化学气相沉积，对原料规定。答：有机金属化学气相沉积是采用加热方式将化合物分解而进行外延生长半导体化合物办法。作为具有化合物半导体组分原料，化合物有一定规定。（1）在常温下较稳定并且较易解决；（2）反映副产物不应阻碍外延生长，不应污染生长层；（3）在室温下应具备恰当蒸气压（1Toor）。 34、有机金属化学气相沉积特点有哪些？答：（1）反映装置较为简朴，生长温度范畴较宽；（2）可对化合物组分进行精准控制，膜均匀性和膜电学性质重复性好；（3）原料气体不会对生长膜产生蚀刻作用。因而，在沿膜生长方向上，可实现掺杂浓度明显变化；（4）只通过变化原材料即可生长出各种成分化合物。 第四章 薄膜形成与生长1、详述薄膜生长过程中具备明显特性生长顺序（沉积阶段）。答：（1）一方面形成无序分布三维核，然后少量沉积物迅速达到饱和密度，这些核随后形成所观测到岛，岛形状由界面能和沉积条件决定。整个生长过程受扩散控制，即吸附和亚临界原子团在基片表面扩散并被稳定岛俘获。 （2）当岛通过进一步沉积而增大尺寸时，岛彼此接近，大岛似乎以合并小岛而生长。岛密度以沉积条件决定速率单调减少。这一阶段（称为合并阶段I）涉及岛间通过扩散实现可观质量传递。（3）当岛分布达到临界状态时，大尺寸岛迅速合并导致形成联通网络构造，岛将变平以增长表面覆盖度。这个过程（称合并阶段II）开始时很迅速，一旦形成网络便不久慢下来。网络包括大量空隧道，在外延生长状况下，这些隧道是结晶学形貌中孔洞。（4）生长最后阶段是需要足够量沉积物缓慢填充隧道过程。不论大面积空位在合并形成复合构造何处形成，均有二次成核发生。这一二次成核随着进一步沉积，普通缓慢生长和合并。 2、类液体合并机理以为岛少量移动也许因素有哪些？答：（1）入射荷能气相原子撞击引起动量传递，（2）岛间具备电荷而产生静电吸引等。（3）施加横向电场产生加速合并等实验观测也阐明了小岛移动发生。 3、决定汇集和膜生长重要因素是吸附原子迁移率，简述影响吸附原子迁移率重要因素。答：迁移率随着表面扩散激活能减小而增长，随迁移过程中吸附原子有效温度或动能增长而增长，也随基片温度和表面光滑度增长而增长。 4、薄膜成核生长阶段高汇集来源于哪些因素？答：（1）高沉积温度；（2）气相原子高动能，对于热蒸发意味着高沉积率；（3）气相入射角度增长。这些结论假设凝聚系数为常数，基片具备原子级别平滑度。 5、详述薄膜生长三种模式及生长条件，并给出示意图。答：（l）岛状模式（或Volmer-Weber模式）。当最小稳定核在基片上形成就会浮现岛状生长，它在三维尺度生长，最后形成各种岛。当沉积物中原子或分子彼此间结合较之与基片结合强诸多时，就会浮现这种生长模式。（2）单层模式（或Frank-VanderMerwe模式）。在单层生长模式中，最小稳定核扩展以压倒所有其她方式出当前二维空间，导致平面片层形成，在这毕生长模式中，原子或分子之间结合要弱于原子或分子与基片结合。第一种完整单层会被结合稍松弛某些第二层所覆盖。只要结合能减少是持续，直至接近体材料结合能值，单层生长模型便可自持。（3）层岛复合模式（或Stranski Krastanov 模式）。层岛模式是上述两种模式中间复合。在这种模式中，在形成一层或更多层后来，随后层状生长变得不利，而岛开始形成。从二维生长到三维生长转变，人们尚未结识清晰其缘由，但任何干扰层状生长结合能特性单调减小因素都也许是浮现层岛生长模式因素。 这三种模式分别示意于下图。薄膜材料与薄膜技术（答案） 第五章 薄膜表征1、何为自发辐射？答：当X 射线、电子束打到薄膜样品后，在样品原子中会产生空位，电子将从外壳层填充空位而实现跃迁，跃迁同步随着着光子发射，这一过程称之为自发辐射。 2、何为电子能量损失谱（EELS）？答：当入射电子束打到薄膜样品后，与固体薄膜中原子发生互相作用，电子束将显现特性能量损失，从而获得固体薄膜中原子互相作用信息，这即为电子能量损失谱（EELS）。 3、红外吸取和拉曼散射因素是什么，为什么某些分子振动对红外吸取敏感，而另某些分子振动则对拉曼散射敏感？答：红外吸取是由引起偶极矩变化分子振动产生，而拉曼散射则是由引起极化率变化分子振动产生，其因素在于：红外吸取是红外范畴低频率光直接与分子振动互相作用，而可见光和紫外光等高频率光只是和分子内电子互相作用，因而，由于作用方式不同，某些分子振动对红外是敏感，而此外某些分子振动则对拉曼散射敏感。 4、为什么说红外吸取和拉曼散射选取定则与分子振动对称性密切有关？答：（1）对于具备对称中心分子振动，红外不敏感，拉曼散射敏感；相反，对于具备反对称中心分子振动，红外吸取敏感而拉曼散射不敏感。（2）对于对称性高分子振动，拉曼散射敏感。 5、薄膜应力有哪两类，它们各自形成因素是什么？答：薄膜应力可以分为外应力和内应力。薄膜外应力涉及外界所施加应力，基片和薄膜热膨胀不同所导致应力和薄膜与基片共同受到塑性变形所引起应力，而薄膜内应力则是薄膜内禀性质，它形成重要因素是薄膜生长中热收缩、晶格错配或杂质存在、相变、表面张力等因素。 6、薄膜应力普通形式有哪些？答：有轴向张力、轴向压力、双轴张力和静水压力以及纯切应力。 7、当薄膜厚度tf 相对与基片厚度ts很小时，薄膜与基片膨胀系数相对大小对薄膜应力性质影响如何？当应力过大时薄膜会产生何现象？答：（1）当afas时，薄膜则存在拉应力；（2）而当af as 时，薄膜存在压应力。当薄膜受到压应力作用时，薄膜普通会浮现起皱、起泡和剥离现象，而当薄膜受到拉应力作用时，则会浮现裂纹直至断裂等现象。 7、依照基片应变量求薄膜变形量办法有哪些？答：（1）把基片一端固定，求出膜生长时产生自由端位移d；（2）使用圆形基片，从牛顿环移动量求出d；（3）将基片一端固定，在膜生长时，在基片自由端加力，测出制止基片变形所需力大小；（4）触针法：在一定方向上移动触针，测得薄膜沉积先后基片变形量；（5）单狭缝衍射法：将基片一端做成单狭缝，把平行光照射在单狭缝上，测量衍射光强度，则由强度I 和狭缝宽度 d 函数关系拟定d。此外测量办法尚有光断面显微镜法、干涉仪法、全息照相法等。 8、简述薄膜应力对X 射线衍射峰影响规律及运用X 射线衍射技术测量薄膜应力两种办法。答：薄膜具备宏观应力，则X 射线衍射峰位会浮现位移，而如果薄膜具备微观应力，则X 射线衍射峰宽度会变宽。运用X 射线衍射技术测量薄膜应力两种办法为：（1）一种办法是变化X 射线入射角，同步变化探测器方向，观测正反射方向衍射图形；（2）另一种办法是X 射线入射角保持一定，变化探测器方向观测衍射线图形。